S˝ur˝uségfunkcionál-elméleten alapuló elektronszerkezet-számítások a gyakorlatban fontos ponthibákra szilíciumkarbidban, szilíciumkarbid nanocsövekben és gyémántban cím˝u MTA Doktori Értekezés Tézisei Gali Ádám 2010

(1)

elektronszerkezet-számítások a gyakorlatban fontos ponthibákra szilíciumkarbidban, szilíciumkarbid nanocsövekben és gyémántban

cím˝u

MTA Doktori Értekezés Tézisei

Gali Ádám

2010

(2)

1. Kit ˝uzött feladatok és el˝ozményük

A disszertációban elektronszerkezet-számításaim eredményeit az alábbi három tématerü- leten ismertetem: 1) a szilíciumkarbid tömbben el˝oforduló ponthibák, 2) a szilíciumkarbid na- nocsövek lehetséges adalékolása, 3) a gyémántbeli nitrogén-vakancia hiba részletes analízise.

A három alkalmazási terület más-más szempontból fontos.

1. Máig a szilíciumtechnológia a leginkább elterjedt az elektronikai iparban. A szilícium alapú processzorokat – a m˝uködés közben keletkez˝o h˝o elvezetése mellett – jól lehet használni szobah˝omérsékleten. Az ipari és más gyakori felhasználásokban (pl. autó- motorokban) azonban, – a jóval magasabb az üzemi h˝omérséklet miatt – a szilícium nem megfelel˝o félvezet˝o alapanyag. A szilíciumkarbid széles tiltottsávú anyagként az egyik legnagyobb remény˝u alternatíva, azonban technológiája közel sem annyira kifor- rott, mint a szilíciumé.

A megbízható mikroelektronikai eszközök jó kihozatalú gyártásához elengedhetetlen a félvezet˝o anyag szerkezeti hibái és szennyezései hatásának kézben tartása a technológia minden egyes lépésében. Ehhez szükség van a ponthibák alapvet˝o tulajdonságainak és egymással való lehetséges reakcióinak részletes ismeretére. A szilíciumkarbidban még az alapvet˝o szerkezeti ponthibák tulajdonságai is ismeretlenek voltak tíz évvel ezel˝ott.

A ponthibák tulajdonságainak feltárásában a különböz˝o spektroszkópiai módszerek (ki- emelten: fotolumineszcencia, mélynívó-tranzies, elektron paramágneses rezonancia) sokat segíthetnek, azonban ezekkel a módszerekkel jellemz˝oen a ponthibák jelenlétét és hozzákapcsolt tulajdonságokat lehet kimutatni, viszont a pontos eredetüket nem. A kí- sérletekben észlelt jelek interpretálásában, a különböz˝o ponthibák közötti reakciók el˝o- rejelzésében a pontos atomi szint˝u szimulációknak nagy szerepe van. A disszertációm- ban két problémakört jártam körül.

A különböz˝o részecskékkel bombázott szilíciumkarbidban keletkez˝o ponthibák, és azok lehetséges reakcióinak vizsgálata nagy fontosságú ahhoz, hogy megértsük, hogy az imp- lantálással adalékolt szilíciumkarbidban milyen folyamatok játszódnak le, és emellett esetleg információt nyerhetünk az alapvet˝o szerkezeti hibák tulajdonságait illet˝oen is.

A szilíciumkarbid-alapú elektronikai eszközökben a nagyellenállású hordozó szilícium- karbidszeletek el˝oállítása nehézségekbe ütközött, amit mély nívóval rendelkez˝o, kom- penzáló ponthibák bejuttatásával tudtak megoldani. Ezen ponthibák eredete ismeretlen volt, emiatt a technológia optimálása szempontjából elengedhetetlen volt azok felderí- tése.

(3)

2. A nanoelektronika és nagyérzékenység˝u szenzorok kifejlesztése újszer˝u megoldásokat tesz szükségessé. Friss elméleti kutatások kimutatták, hogy az egyfalú SiC nanocsö- vek félvezet˝ok függetlenül a szerkezetükt˝ol, szemben a szén nanocsövekkel. Ennek oka, hogy a kicsit ionos Si-C kötés mindig létrehozza a tiltottsávot. Ráadásul bizonyos szerkezet˝u SiC nanocsövek ún. direkt sávúak, ami azt jelenti, hogy ugyanazzal a kvázi- impulzussal rendelkezik a vezet˝o elektron és a lyukállapot. Ez elvileg alkalmassá teheti optoelektronikai eszköz (világító diódák, stb.) alapanyagaként történ˝o felhasználását.

Ezekben az alkalmazásokban az adalékolás kulcsfontosságú, ezért vizsgálatokat végez- tem az SiC nanocsövek területszelektív adalékolásának témájában.

3. Az el˝oz˝o pontokban hagyományosnak tekinthet˝o félvezet˝o alkalmazásokat tárgyaltam, ahol az elektronok árama adja, illetve szállítja az információt. A közelmúltban azonban javasoltak egy ett˝ol lényegesen eltér˝o koncepciót, ahol az információt a spinállapotok tárolják, és ráadásul ezek a spinállapotok szuperpozíciós állapotban lehetnek (kvantumbitek), amivel gyorsabb számításokat lehet végezni, mint a hagyományos digitális szá- mítógépek bitjeivel. A kvantumbitek fizikai megvalósítása a fizika viszonylag új és nagy érekl˝odésre számottartó területe.

Szobah˝omérsékleten m˝uköd˝o, szilárdtestbeli kvantumbitek megvalósítására az egyik leg- jobb jelölt a gyémántbeli egyszeresen negatívan töltött nitrogén-vakancia hiba, amelynek az a különleges tulajdonsága van, hogy nagyspin˝u alapállapottal rendelkezik, és a spinállapotát optikai módon is lehet manipulálni. Bár ezt a hibát rendkívül intenzíven vizsgálták különböz˝o kísérleti módszerekkel az elmúlt öt évben és nagyon sok spintronikai alkalmazást demonstráltak vele, ennek ellenére a gerjesztés folyamata, valamint a mágneses tulajdonságainak (mint például az elektronspin és magspinek között hiperfi- nomkölcsönhatás) részletei ismeretlenek maradtak. Ezeknek jobb megértése elengedhetetlen a spintronikai alkalmazások optimálása céljából, amihez számításaimmal kíván- tam hozzájárulni.

A negatív töltést az izolált helyettesítéses nitrogén szennyezések biztosítják a nitrogén- vakancia hibában, amelynek szabályozott létrehozása nehéz feladat. Emiatt célszer˝unek t˝unt megvizsgálni, hogy a semleges nitrogén-vakancia hiba, – melynél a fenti probléma elkerülhet˝o – használható-e spintronikai alkalmazásokban. Számításaimmal ezt a kér- dést terveztem megválaszolni.

(4)

2. Vizsgálati módszerek

A ponthibákat az ún. szupercella-módszerrel modelleztem, ahol a szupercella a befogadó kristályos anyag primitívcellájának többszöröse, amelyre alkalmazható a sávszerkezetszámí- tás. A sávszerkezetet olyan – a Brillouin-zónába es˝o – reprezentáns reciprokrácspontokban számítottam ki, ami konvergens fizikai mennyiségeket adott. A rendszer teljesenergiáját, elekt- ronszerkezetét, geometriáját, rezgési frekvenciáját, valamint hiperfinomtenzorait s˝ur˝uségfunk- cionál-elméleten alapuló módszerekkel számítottam ki. A ponthibák geometriájának, rezgési frekvenciájának és hiperfinomtenzorainak számításában jellemz˝oen standard ún. LDA és GGA módszereket használtam. Ezek a módszerek nem adnak pontos elektronszerkezetet a módsze- rekben alkalmazott közelítések miatt. Ennek kiküszöbölésére a világon els˝oként használtam ún. hibridfunkcionálokat, amelyekkel nem csak a tökéletes félvezet˝o kristályok tiltottsávját, hanem a tiltottsávba es˝o hibaszintek helyzetét is sokkal pontosabban megkaptam, mint standard funkcionálok alkalmazásával. Ez különösen fontos újítás volt a széles tiltottsávú félveze- t˝ok vizsgálatában, mint a disszertációban szerepl˝o szilíciumkarbid és gyémánt, ahol a standard funkcionálokkal a hiba elérheti az 1 eV-t is.

A számításokat nyilvános elérés˝u vagy a külföldi partnerekkel történ˝o együttm˝uködése- ken keresztül elérhet˝o programcsomagokkal végeztem el. A programcsomagokhoz többezer sornyi programot írtam, amellyel jellemz˝oen a számításokban kapott eredményeket lehetett kiértékelni, illetve kisebb mértékben bizonyos módszereket beültettem a meglev˝o programcso- magokba. A számítások végrehajtása rendkívül számításigényes feladat volt, amit jellemz˝oen szuperszámítógépek segítségével tudtam elvégezni. A legmodernebb külföldi szuperszámító- gépeket a kísérleti csoportokkal való együttm˝uködés keretében tudtam elérni sikeres pályáza- tok útján. Általában jellemz˝o volt munkámra, hogy a kísérleti csoportokkal szorosan együtt- m˝uködtem: a számításokkal kapott jóslataimat megosztottam az együttm˝uköd˝o kísérleti partnerekkel, amiket a kísérleti csoportok méréseikkel igazoltak, és az így kapott végeredményeket jellemz˝oen közösen, egy közleményben publikáltuk.

3. Új tudományos eredmények és hozzá kapcsolódó publi- kációk

1. A hidrogénnel bombázott szilíciumkarbidban (SiC) egyrészt információt nyerhetünk az implantációval adalékolt SiC-ben keletkez˝o hibákról, másrészt a hidrogén jelenlétéhez kapcsolódó parazita hibák ujjlenyomatát is megkaphatjuk spektroszkópiai eszközökkel.

(5)

Ezzel kapcsolatos eredményemet az alábbi tézispontban adom közre:

(a) S˝ur˝uségfunkcionál-elméleten alapuló számításokkal igazoltam, hogy a hidrogén- nel bombázott szilíciumkarbidban szilíciumvakanciából és hidrogénb˝ol álló komplexum jön létre. A komplexum jelenlétét a komplexum számított rezgési spektru- mából következtettem ki, ahol megjósoltam a nyújtó rezgési módusok anharmo- nicitását. A megjósolt anharmonikus tagot fotolumineszcencia (PL) mérésekkel igazolták az ún. „C-H” centrumban. [1]

2. Az implantációval adalékolt SiC-ben hibák keletkeznek a rács roncsolása következtében, amelyet h˝okezeléssel próbálnak újrakristályosítani. A viszonylag nagyenergiájú elekt- ronnal besugárzott mintákban hasonló jelenségek játszódhatnak le, mint az implantáció során: hibák keletkeznek, amelyek koncentrációját h˝okezeléssel lehet csökkenteni. A besugárzott mintákban kapott tapasztalatok sokat segíthetnek a félvezet˝o technológia optimálásában. A besugárzott mintákban tipikusan vakanciák és (ön)intersticiális hibák keletkeznek. S˝ur˝uségfunkcionál-elméleten alapuló számításokat végeztem a szén önin- tersticiálisok és antisite-ok komplexumaira a szilíciumkarbidban. Itt kiemelem, hogy a szilárdtestben el˝oforduló hibákat a világon els˝oként vizsgáltam ún. hibridfunkcionál- módszerekkel, amellyel pontosabban számíthatóak az ionizációs energiák, mint a standard DFT-módszerekkel. A számításaim eredményei – számos – a besugárzott szilíci- umkarbidban lejátszódó atomi folyamatot tártak fel. Ezzel kapcsolatos tézispontjaim a következ˝oek:

(a) Megmutattam, hogy a szén önintersticiálisok termikusan stabil aggregátumokat hoznak létre egymással, illetve a szén antisite hibával. A számítások alapján meg- jósoltam, hogy a besugárzott mintákban a h˝okezelési h˝omérséklet függvényében szén klaszterek jöhetnek létre, illetve disszociálhatnak. Ennek következtében a nagy stabilitású szén klaszterekb˝ol mozgékony szén intersticiálisok léphetnek ki magas h˝omérséklet˝u h˝okezelés során, amelyek a még létez˝o vakanciákkal gyorsan rekombinálhatnak hozzájárulva a vakanciák koncentrációjának csökkentésé- hez, egyben folytonosan átmeneti, gyorsan összeálló, majd disszociáló, szén klasz- tereket hozhatnak létre egymással, amíg véglegesen ki nem diffundáltak a mintá- ból. [2]

(b) A számítások alapján els˝oként megjósoltam a termikusan stabil kétszénatomos antisite hiba (két szén atom kerül a szilícium atom helyére) jelenlétét a SiC-ben.

Számításaim alapján a hiba elektromosan aktív, amelyet pozitívan és negatívan is

(6)

lehet ionizálni. A semleges hiba rezgési frekvenciáját, valamint több töltésállapot- ban a hiba hiperfinom aktív izotópjainak hiperfinomállandóját is kiszámítottam. A számítások alapján azt jósoltam, hogy a6H SiC-beli ún. P-T PL centrum a semleges hibához köthet˝o. Feltevésemet kísérletileg igazolták. Számításaimmal megmutattam, hogy a negatívan töltött esetekben a4HSiC-ben a köbös és hexagonális konfiguráció lényegesen eltér˝o geometriát ad, amely így különböz˝o hiperfinomál- landókat ad a komplexum központja körül elhelyezked˝o hiperfinom aktív izotó- pokra. Jóslataimat elektron paramágneses rezonancia (EPR) kísérletekkel igazolták (az ún. HEI5/6 centrumokban), ahol az eltér˝o konfigurációkat valóban megkapták.

[2,3]

(c) Egy bonyulaltabb, antisite és interstiticiális szén atomokból álló komplexum jelen- létét jósoltam meg nagyenergiájú besugárzott SiC mintákban, amellyel az ún. D_II PL centrum eredete jól magyarázható. Jelenleg az általam megadott komplexum az elfogadott modell a D_II centrum eredetére. [2]

(d) Megmutattam, hogy a szén önintersticiális és antisite hibák metastabil komplexu- mokat is létrehoznak, amelyek közül az egy szén antisite-ból és két intersticiális szén atomból alkotott gy˝ur˝u alakú komplexum jóslatom szerint az egyik legfontosabb elektroncsapdaként m˝uködik a SiC-ben, amely az ún. Z₁/Z₂ mélynívó tranzi- ens spektroszkópia (DLTS) centrummal korrelál. A legújabb kísérleti eredmények igazolják feltevésemet. [4]

(e) Az egyik legstabilabb elektromosan aktív hiba az ún. D_I PL centrum, amelynek eredete több mint három évtizede ismeretlen. A világon els˝oként mutattam meg, hogy a fenti centrum eredete antisite jelleg˝u hiba kell legyen. A szilícium és C_Si szén antisite pár komplexum számított elektronszerkezete és rezgési frekvenciái jól korrelálnak a D_Imért tulajdonságaival, ahol a Si-antisite felel˝os az elektromos aktivitásért és a mért lokális rezgési módusokért. [5,6]

3. Az akaratlanul adalékolt szilíciumkarbid (SiC) mintákba olyan hibákat juttatnak be, amellyel az adalékolás hatását kompenzálni lehet, és így nagy ellenállású SiC félve- zet˝ot lehet létrehozni. Ezeket a kompenzált mintákat „félszigetel˝oknek” nevezik. A fél- szigetel˝o mintákban a kompenzáló hibák eredete ismeretlen volt. S˝ur˝uségfunkcionál- elméleten alapuló számításokkal a legfontosabb kompenzáló hibákat felderítettem. Ez- zel kapcsolatos tézispontjaim a következ˝ok:

(a) A világon el˝oször sikerült bebizonyítani az egyik legalapvet˝obb hiba, az antisite-

(7)

vakancia (AV) pár létezését egy vegyületfélvezet˝oben. Bebizonyítottam, hogy az ún. SI5 EPR centrum a negatívan töltött szén AV pár, amely egyben az egyik legfontosabb kompenzáló centrum a4H SiC félszigetel˝o mintákban. A pozitívan töltött szén AV párt szintén megvizsgáltam. Megmutattam, hogy a tisztán köbös és hexagonális helyeken (C3v szimmetria) a szén antisite eltér˝o módon relaxál, amely mérhet˝o különbséget okoz a hiperfinomállandójában. Számításaimmal azt is megmutattam, hogy a köbös-hexagonális/hexagonális-köbös konfigurációiban (C_1h szimmetria) az alacsony szimmetria következtében több szilícium szomszéd hiperfinomállandója mérhet˝o ki, mint a C_3v konfigurációkban. Számításaim ered- ményeit EPR mérésekkel igazolták. [7,8]

(b) Számításaimmal bizonyítottam, hogy a semleges divakancia fontos kompenzáló hiba félszigetel˝o4H SiC mintákban. A számítások alapján a hiba alapállapota a magas S=1 spin˝u állapot, amely alacsony h˝omérsékleten gerjesztés nélkül is ész- lelhet˝o EPR mérésekkel. Meghatároztam a semleges divakancia különböz˝o kon- figurációiban a hiba centrumához közel es˝o atomokon a hiperfinomtenzorokat. A számítások eredményeit EPR mérésekkel igazolták, sikeresen azonosítva az egyes konfigurációkat. [9,10]

4. Kutatásaim során megvizsgáltam az egzotikus tulajdonságokat mutató egyfalú szilíci- umkarbid nanocsöveket. Ezen nanocsövek, szemben a szén nanocsövekkel, néhány ki- vételt˝ol eltekintve univerzális félvezet˝o tulajdonságot mutatnak. Ez számos lehet˝osé- get nyújt részben nanoelektronikai, részben szenzor alkalmazásokra. Mindkét esetben fontos, hogy a nanocs˝o vezet˝oképességét szabályozni tudjuk. Kutatásaim nagyrészt a félvezet˝o SiC nanocsövek adalékolására irányultak. Ezzel kapcsolatos tézispontjaim a következ˝oek:

(a) LDA és hibridfunkcionálok használatával megvizsgáltam a nitrogénnel és bórral adalékolt (8,0) karosszék és (6,6) cikkcakkos egyfalú szilíciumkarbid nanocsöve- ket. Számításaim alapján a nitrogén viszonylag mély (∼1,6 eV) donorszinteket hoz létre a (6,6) nanocs˝oben, míg viszonylag sekély (∼0,3 eV) donorszinteket a (8,0) nanocs˝oben. A bór mind a szén, mind a szilíciumot is helyettesítheti. A szén he- lyén viszonylag mély (∼0,6 eV), a szilícium helyén viszonylag sekély (∼0,3 eV) akceptorszinteket hoz létre mind a (6,6) és (8,0) nanocsövekben. [11]

(b) LDA és hibridfunkcionálok használatával megvizsgáltam a hidrogén tulajdonsá- gait a tökéletes, illetve a nitrogénnel és bórral adalékolt (8,0) karosszék és (6,6)

(8)

cikkcakkos egyfalú szilíciumkarbid nanocsövekben. A szimulációk szerint NH, illetve BH gázt tartalmazó közegben a nitrogén azonnal beépül úgy, hogy a hidrogén kis gátenergiával leszakad róla. A hidrogén együtt épül be a bórral a mély bór és a sekély bór hibát létrehozva a SiC nanocs˝oben. Amíg az els˝o esetben a mély bór akceptort passziválja a hidrogén, addíg a második esetben a sekély bórról azonnal disszociál a hidrogén. Ez azt jelenti, hogy mind a nitrogén donor, mind a sekély bór akceptort be lehet juttatni a SiC nanocs˝obe. Számításaim jóslata szerint a SiC fél- vezet˝o nanocsövek n és p típusú adalékolása lehetséges nitrogént és bórt tartalmazó gázok alkalmazásával. Ezzel lehet˝ové válik, hogy terület-szelektíven befolyásoljuk a SiC nanocsövekehez tapadó molekulák kötési energiáját. Ez különösen fontos lehet kés˝obb a biológiai molekulák vizsgálatánál. Másrészt a félvezet˝o SiC nanocs˝o adalékolása a nanoelektronikai felhasználást is lehet˝ové teszi elméletileg. [12]

(c) Számításaim szerint a H₂ molekula csak kis valószín˝uséggel bomlik fel és köt a SiC nanocsövekhez. Ugyanakkor az atomi hidrogén szinte teljesen beépül a SiC nanocsövekbe, de közel egyforma valószín˝uséggel köt a donor állapotot létrehozó szénhez, vagy az akceptor állapotot létrehozó szilíciumhoz. Ezek egymást kom- penzálják, és emiatt az SiC nanocs˝o vezet˝oképessége nem változik. Számításaim szerint a SiC nanocs˝o nem használható a hidrogén közvetlen elektromos detektá- lására. [12]

5. A nitrogén-vakancia hiba az egyik legnagyobb remény˝u jelölt a szobah˝omérsékleten is m˝uköd˝o, szilárdtestben létrehozott kvantumbitek megvalósítására. Emellett a hibát ultranagy érzékenység˝u magnetométerként lehetne használni. Bár eddig számos esetben demonstrálták a hiba ezen alkalmazásait, ennek ellenére a hiba eletronszerkezete és egyéb tulajdonságai részleteiben nem ismertek. Ezzel kapcsolatos eredményeimet az alábbiakban foglaltam össze:

(a) LDA és PBE s˝ur˝uségfunkcionálok használatával kiszámítottam a negatívan töltött nitrogén-vakancia hiba hiperfinom állandóit alapállapotban. A számított hiperfi- nomállandók jó egyezést mutattak a korábban mért EPR spektrummal, illetve sikeresen jósoltam meg a hiba centrumától távolabbra es˝o¹³C izotópok hiperfinomál- landóit. Megmutattam, hogy alapállapotban a¹⁵N izotóp hiperfinomállandója po- zitív el˝ojel˝u. Megmutattam, hogy a különböz˝o ¹³C izotópok hiperfinomállandói az optikai gerjesztés hatására megváltoznak, és a¹³C izotópok helyét˝ol függ˝oen a hiperfinomtenzorok orientációja is megváltozik. [13-15]

(9)

(b) Az ún. HSE06 hibridfunkcionál használatával nagy pontossággal meghatároztam a negatívan töltött nitrogén-vakancia hiba gerjesztési energiáját mind a fonon nél- küli, mind a fonon-segített esetekre. A számítások alapján bebizonyítottam, hogy konfokális lencsével végzett kísérletek esetén a hiba a gerjesztett rezgésállapotából relaxál az alapállapotba alacsony h˝omérsékleten. [16,17]

(c) LDA s˝ur˝uségfunkcionál használatával kiszámítottam a semleges nitrogén-vakancia hiba hiperfinom állandóit a kvartett gerjesztett állapotában. A számítások alapján azonosítottam egy korábbi EPR centrumot ezzel a hibával. Számításaimban ma- gyarázatot adtam arra, hogy a dublett alapállapotot miért nem észlelik EPR méré- sekkel. Csoportelméleti megfontolásokat használva megmagyaráztam, hogy optikai gerjesztés során hogyan észlelhet˝o a hiba kvartett gerjesztett állapota EPR mé- résekkel. Megadtam egy olyan protokollt, amellyel elvileg lehetséges a semleges nitrogén-vakancia hiba gerjesztett kvartett elektronspinjét és a környez˝o hiperfino- maktív izotópok magspinjét kvantumbitek létrehozására használni. [18]

A tézispontokhoz kapcsolódó közleményeim

(a független hivatkozások száma 2009 végéig, 2008-as „impact factor”-ral a legfrissebb közlemények esetén)

1. Gali A, Aradi B, Heringer D, Choyke WJ, Devaty RP, Bai S

Anharmonicity of the C-H stretch mode in SiC: Unambiguous identification of hydrogen-silicon vacancy defect.

APPLIED PHYSICS LETTERS 80:(2) pp. 237-239. (2002) idézettség: 9 „impact factor”: 4.207

2. Gali A, Deak P, Ordejon P, Son NT, Janzen E, Choyke WJ

Aggregation of carbon interstitials in silicon carbide: A theoretical study.

PHYSICAL REVIEW B CONDENSED MATTER AND MATERIALS PHYSICS 68:(12) p.

125201. (2003)

idézettség: 23 „impact factor”: 2.962

3. Umeda T, Isoya J, Morishita N, Ohshima T, Janzén E, Gali A Dicarbon antisite defect in n-type 4H-SiC

115211. (2009)

idézettség: - „impact factor”: 3.322

(10)

4. Gali A, Son NT, Janzen E

Electrical characterization of metastable carbon clusters in SiC: A theoretical study

033204. (2006)

5. Gali A, Deak P, Rauls E, Son NT, Ivanov IG, Carlsson FHC, Janzen E, Choyke WJ Anti-site pair in SiC: a model of the D-I center.

PHYSICA B CONDENSED MATTER 340: pp. 175-179. (2003) idézettség: 1 „impact factor”: 0.908

6. Gali A, Deak P, Rauls E, Son NT, Ivanov IG, Carlsson FHC, Janzen E, Choyke WJ Correlation between the antisite pair and the D-I center in SiC.

155203. (2003)

7. Umeda T, Son NT, Isoya J, Janzen E, Ohshima T, Morishita N, Itoh H, Gali A, Bockstedte M Identification of the carbon antisite-vacancy pair in 4H-SiC.

PHYSICAL REVIEW LETTERS 96:(14) p. 145501. (2006) idézettség: 7 „impact factor”: 7.072

8. Umeda T, Ishoya J, Ohshima T, Morishita N, Itoh H, Gali A

Identification of positively charged carbon antisite-vacancy pairs in 4H-SiC

245202. (2007)

9. Son NT, Umeda T, Isoya J, Gali A, Bockstedte M, Magnusson B, Ellison A, Morishita N, Ohshima T, Itoh H, Janzen E

Divacancy Model for P6/P7 Centers in 4H- and 6H-SiC.

MATERIALS SCIENCE FORUM 527-229 pp. 527-530. (2006) idézettség: 1 „impact factor”: -

10. Son NT, Carlsson P, ul Hassan J, Janzen E, Umeda T, Isoya J, Gali A, Bockstedte M, Morishita N, Ohshima T, Itoh H

Divacancy in 4H-SiC.

(11)

11. Gali A

Ab initio study of nitrogen and boron substitutional impurities in single-wall SiC nanotubes PHYSICAL REVIEW B CONDENSED MATTER AND MATERIALS PHYSICS 73:(24) p.

245415. (2006)

idézettség: 25 „impact factor”: 3.187 12. Gali A

Ab initio theoretical study of hydrogen and its interaction with boron acceptors and nitrogen do- nors in single-wall silicon carbide nanotubes

085416. (2007)

idézettség: 7 „impact factor”: 3.172 13. Gali A, Fyta M, Kaxiras E

Ab initio supercell calculations on nitrogen-vacancy center in diamond: Electronic structure and hyperfine tensors

155206. (2008) withEditor’s Suggestion idézettség: 15 „impact factor”: 3.322 14. Gali A

Hyperfine tensors of nitrogen-vacancy center in diamond fromab initiocalculations http://arxiv.org; arXiv:0905.1169

idézettség: 1 „impact factor”: - 15. Gali A

Identification of individual¹³C isotopes of nitrogen-vacancy center in diamond by combining the polarization studies of nuclear spins and first-principles calculations

PHYSICAL REVIEW B CONDENSED MATTER AND MATERIALS PHYSICS 80 p. 241204(R) (2009).Rapid Communication

idézettség: - „impact factor”: 3.322 16. Gali A, Kaxiras E

Comment on "Ab Initio Electronic and Optical Properties of the N-V- Center in Diamond"

17. Gali A, Janzén E, Deák P, Kresse G, Kaxiras E

Theory of Spin-Conserving Excitation of the N-V- Center in Diamond PHYSICAL REVIEW LETTERS 103:(18) p. 186404. (2009)

(12)

18. Gali A

Theory of the neutral nitrogen-vacancy center in diamond and its application to the realization of a qubit

235210. (2009)

idézettség: - „impact factor”: 3.322

4. Az eredmények visszhangja, hasznosulása

A tömbi szilíciumkarbidban kapott számításaimban számos ponthibát sikerült azonosíta- nom, illetve rámutatnom az ott lejátszódó atomi folyamatokra. Ezek az eredmények egyértel- m˝uen hozzájárultak ahhoz, hogy pl. az ún. félszigetel˝o szilíciumkarbid el˝oállítási technoló- giáját optimálni lehessen. Több összefoglaló cikk és el˝oadás megtartására kértek fel az ered- ményeimnek köszönhet˝oen. A szilíciumkarbid nanocsövek témában elért eredményeimet egy NATUREMATERIALSösszefoglaló cikkben idézték. A kvantumbitek megvalósításában fontos gyémántbeli nitrogén-vakancia hibát nemrég kezdtem el vizsgálni, és néhány fontos – a számí- tásaim segítségével tisztázott tény – hozzájárulhat a spintronikai alkalmazások optimálásához.

Ezt jelzi, hogy több PHYSICAL REVIEW LETTERS cikkben idézték ezzel kapcsolatos pub- likációimat. Eredményeimnek köszönhet˝oen a téma egyik legnevesebb kutatója, Prof. JÖRG

WRACHTRUPprofesszor felkért arra, hogy a nitrogén-vakancia hibával kapcsolatos összefog- laló kiadványba írjak egy fejezetet.